ელექტროლიტური წყლის წყალბადის გამწმენდი მოწყობილობა

სუფთა ენერგიისა და მდგრადი განვითარების მზარდი გლობალური სწრაფვის გათვალისწინებით, წყალბადის ენერგია, როგორც ეფექტური და სუფთა ენერგიის გადამზიდავი, თანდათანობით შემოდის ადამიანების ხედვაში. წყალბადის ენერგეტიკის ინდუსტრიის ჯაჭვის ძირითადი რგოლის სახით, წყალბადის გამწმენდი ტექნოლოგია არა მხოლოდ წყალბადის ენერგიის უსაფრთხოებასა და საიმედოობას ეხება, არამედ პირდაპირ გავლენას ახდენს წყალბადის ენერგიის გამოყენების მასშტაბსა და ეკონომიკურ სარგებელზე.

1. პროდუქტის წყალბადის მოთხოვნები

წყალბადს, როგორც ქიმიურ ნედლეულს და ენერგიის მატარებელს, სხვადასხვა გამოყენების სცენარში განსხვავებული მოთხოვნები აქვს სისუფთავისა და მინარევების შემცველობასთან დაკავშირებით. სინთეზური ამიაკის, მეთანოლის და სხვა ქიმიური პროდუქტების წარმოებისას, კატალიზატორის მოწამვლის თავიდან ასაცილებლად და პროდუქტის ხარისხის უზრუნველსაყოფად, მიწოდებულ გაზში არსებული სულფიდები და სხვა ტოქსიკური ნივთიერებები წინასწარ უნდა მოიხსნას, რათა შემცირდეს მინარევების შემცველობა მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად. ისეთ სამრეწველო სფეროებში, როგორიცაა მეტალურგია, კერამიკა, მინა და ნახევარგამტარები, წყალბადის გაზი პირდაპირ კონტაქტში შედის პროდუქტებთან და სისუფთავისა და მინარევების შემცველობის მოთხოვნები უფრო მკაცრია. მაგალითად, ნახევარგამტარების ინდუსტრიაში წყალბადი გამოიყენება ისეთი პროცესებისთვის, როგორიცაა კრისტალების და სუბსტრატის მომზადება, დაჟანგვა, გახურება და ა.შ., რომლებსაც აქვთ უკიდურესად მაღალი შეზღუდვები წყალბადში არსებულ მინარევებზე, როგორიცაა ჟანგბადი, წყალი, მძიმე ნახშირწყალბადები, წყალბადის სულფიდი და ა.შ.

2. დეოქსიგენაციის მუშაობის პრინციპი

კატალიზატორის მოქმედებით, წყალბადში არსებული ჟანგბადის მცირე რაოდენობას შეუძლია წყალბადთან რეაქციაში შევიდეს წყლის წარმოსაქმნელად, რაც დეჟანგბადის გამოყოფის მიზანს ემსახურება. რეაქცია ეგზოთერმულია და რეაქციის განტოლება შემდეგია:

2H₂+O₂ (კატალიზატორი) -2H₂ O+Q

რადგან თავად კატალიზატორის შემადგენლობა, ქიმიური თვისებები და ხარისხი არ იცვლება რეაქციამდე და მის შემდეგ, კატალიზატორის გამოყენება შესაძლებელია უწყვეტად რეგენერაციის გარეშე.

დეოქსიდაზატორს აქვს შიდა და გარე ცილინდრული სტრუქტურა, კატალიზატორი მოთავსებულია გარე და შიდა ცილინდრებს შორის. აფეთქებისგან დაცული ელექტრო გამათბობელი კომპონენტი დამონტაჟებულია შიდა ცილინდრის შიგნით, ხოლო კატალიზატორის შეფუთვის ზედა და ქვედა ნაწილში განლაგებულია ორი ტემპერატურის სენსორი, რომლებიც აფიქსირებენ და აკონტროლებენ რეაქციის ტემპერატურას. გარე ცილინდრი შეფუთულია იზოლაციის ფენით, რათა თავიდან აიცილოს სითბოს დაკარგვა და დამწვრობა. ნედლი წყალბადი შედის შიდა ცილინდრში დეოქსიდაზატორის ზედა შესასვლელიდან, თბება ელექტრო გამათბობელი ელემენტით და მიედინება კატალიზატორის ფენაში ქვემოდან ზემოთ. ნედლ წყალბადში არსებული ჟანგბადი რეაგირებს წყალბადთან კატალიზატორის მოქმედებით წყლის წარმოქმნით. ქვედა გამოსასვლელიდან გამომავალ წყალბადში ჟანგბადის შემცველობა შეიძლება შემცირდეს 1 ppm-ზე ქვემოთ. კომბინაციით წარმოქმნილი წყალი გამოდის დეოქსიდაზატორიდან აირისებრი სახით წყალბადის აირთან ერთად, კონდენსირდება შემდგომ წყალბადის გამაგრილებელში, ფილტრდება ჰაერ-წყლის გამყოფში და გამოიყოფა სისტემიდან.

3. სიმშრალის მუშაობის პრინციპი

წყალბადის აირის გაშრობა ხდება ადსორბციის მეთოდით, მოლეკულური საცრების გამოყენებით, როგორც ადსორბენტების. გაშრობის შემდეგ, წყალბადის აირის ნამის ტემპერატურა შეიძლება -70 ℃-ზე დაბლაც კი იყოს. მოლეკულური საცერი არის ალუმინოსილიკატური ნაერთის ტიპი კუბური ბადით, რომელიც დეჰიდრატაციის შემდეგ შიგნით ქმნის ერთი და იგივე ზომის მრავალ ღრუს და აქვს ძალიან დიდი ზედაპირის ფართობი. მოლეკულურ საცრებს მოლეკულურ საცრებს უწოდებენ, რადგან მათ შეუძლიათ სხვადასხვა ფორმის, დიამეტრის, პოლარობის, დუღილის ტემპერატურისა და გაჯერების დონის მოლეკულების გამოყოფა.

წყალი მაღალპოლარული მოლეკულაა და მოლეკულურ საცრებს წყლის მიმართ ძლიერი აფინურობა აქვთ. მოლეკულური საცრების ადსორბცია ფიზიკური ადსორბციაა და როდესაც ადსორბცია გაჯერებულია, მის ხელახლა ადსორბციამდე გარკვეული დრო სჭირდება გაცხელებასა და რეგენერაციას. ამიტომ, ნამის წერტილისადმი სტაბილური წყალბადის გაზის უწყვეტი წარმოების უზრუნველსაყოფად, გამწმენდ მოწყობილობაში მინიმუმ ორი საშრობია ჩართული, რომელთაგან ერთი მუშაობს, ხოლო მეორე რეგენერაციას ახდენს.

საშრობს აქვს შიდა და გარე ცილინდრული სტრუქტურა, სადაც ადსორბენტი მოთავსებულია გარე და შიდა ცილინდრებს შორის. აფეთქებისადმი მდგრადი ელექტრო გამათბობელი კომპონენტი დამონტაჟებულია შიდა ცილინდრის შიგნით, ხოლო ორი ტემპერატურის სენსორი განლაგებულია მოლეკულური საცრის შეფუთვის ზედა და ქვედა ნაწილში რეაქციის ტემპერატურის დასადგენად და კონტროლისთვის. გარე ცილინდრი შეფუთულია იზოლაციის ფენით, რათა თავიდან იქნას აცილებული სითბოს დაკარგვა და დამწვრობა. ჰაერის ნაკადი ადსორბციის მდგომარეობაში (მათ შორის პირველადი და მეორადი სამუშაო მდგომარეობები) და რეგენერაციის მდგომარეობაში შებრუნებულია. ადსორბციის მდგომარეობაში, ზედა ბოლო მილი არის გაზის გამოსასვლელი, ხოლო ქვედა ბოლო მილი - გაზის შესასვლელი. რეგენერაციის მდგომარეობაში, ზედა ბოლო მილი არის გაზის შესასვლელი, ხოლო ქვედა ბოლო მილი - გაზის გამოსასვლელი. საშრობი სისტემა შეიძლება დაიყოს ორ კოშკურ საშრობად და სამ კოშკურ საშრობად საშრობების რაოდენობის მიხედვით.

4. ორი კოშკის პროცესი

მოწყობილობაში დამონტაჟებულია ორი საშრობი, რომლებიც მონაცვლეობით მუშაობენ და რეგენერაციას ახდენენ ერთი ციკლის (48 საათის) განმავლობაში, რათა უზრუნველყოფილი იყოს მთელი მოწყობილობის უწყვეტი მუშაობა. გაშრობის შემდეგ, წყალბადის ნამის წერტილი შეიძლება -60 ℃-ზე დაბლა დაეცეს. სამუშაო ციკლის (48 საათი) განმავლობაში, საშრობები A და B შესაბამისად სამუშაო და რეგენერაციის მდგომარეობებში არიან.

ერთი გადართვის ციკლის განმავლობაში, საშრობი განიცდის ორ მდგომარეობას: სამუშაო მდგომარეობას და რეგენერაციის მდგომარეობას.

· რეგენერაციის მდგომარეობა: დამუშავების აირის მოცულობა სრული აირის მოცულობაა. რეგენერაციის მდგომარეობა მოიცავს გათბობის და გაგრილების ეტაპებს;

1) გათბობის ეტაპი – საშრობის შიგნით გამათბობელი მუშაობს და ავტომატურად წყვეტს გათბობას, როდესაც ზედა ტემპერატურა მიაღწევს დადგენილ მნიშვნელობას ან გათბობის დრო მიაღწევს დადგენილ მნიშვნელობას;

2) გაგრილების ეტაპი – მას შემდეგ, რაც საშრობი შეწყვეტს გაცხელებას, ჰაერის ნაკადი აგრძელებს საშრობში მოძრაობას თავდაპირველი მიმართულებით, რათა გააგრილოს იგი მანამ, სანამ საშრობი არ გადავა სამუშაო რეჟიმში.

· სამუშაო სტატუსი: დამუშავების ჰაერის მოცულობა სრული დატვირთვითაა და საშრობის შიგნით გამათბობელი არ მუშაობს.

5. სამი კოშკის სამუშაო პროცესი

ამჟამად, სამკოშკიანი პროცესი ფართოდ გამოიყენება. მოწყობილობაში დამონტაჟებულია სამი საშრობი, რომლებიც შეიცავს დესიკანტებს (მოლეკულურ საცრებს), რომლებსაც აქვთ დიდი ადსორბციული ტევადობა და კარგი ტემპერატურისადმი მდგრადობა. სამი საშრობი მონაცვლეობით ახორციელებენ მუშაობას, რეგენერაციას და ადსორბციას მთელი მოწყობილობის უწყვეტი მუშაობის უზრუნველსაყოფად. გაშრობის შემდეგ, წყალბადის აირის ნამის ტემპერატურამ შეიძლება -70 ℃-ზე დაბლა მიაღწიოს.

გადართვის ციკლის დროს საშრობი სამ მდგომარეობაში გადის: სამუშაო, ადსორბციული და რეგენერაციული. თითოეული მდგომარეობისთვის, პირველი საშრობი, რომელშიც ნედლი წყალბადის აირი შედის დეოქსიგენაციის, გაგრილების და წყლის ფილტრაციის შემდეგ, მდებარეობს:

1) მუშაობის სტატუსი: დამუშავების აირის მოცულობა სრული დატვირთვითაა, საშრობის შიგნით გამათბობელი არ მუშაობს და გარემო წარმოადგენს დაუმუშავებელ წყალბადის აირს, რომელიც არ არის დეჰიდრატირებული;

მეორე შესასვლელი საშრობი მდებარეობს:

2) რეგენერაციის მდგომარეობა: გაზის მოცულობის 20%: რეგენერაციის მდგომარეობა მოიცავს გათბობის ეტაპს და გაგრილების ეტაპს;

გათბობის ეტაპი – საშრობის შიგნით გამათბობელი მუშაობს და ავტომატურად წყვეტს გათბობას, როდესაც ზედა ტემპერატურა მიაღწევს დადგენილ მნიშვნელობას ან გათბობის დრო მიაღწევს დადგენილ მნიშვნელობას;

გაგრილების ეტაპი - მას შემდეგ, რაც საშრობი შეწყვეტს გაცხელებას, ჰაერის ნაკადი აგრძელებს საშრობში მოძრაობას თავდაპირველი მიმართულებით, რათა გააგრილოს იგი მანამ, სანამ საშრობი არ გადავა სამუშაო რეჟიმში; როდესაც საშრობი რეგენერაციის ეტაპზეა, გარემო წარმოადგენს დეჰიდრატირებულ მშრალ წყალბადის აირს;

მესამე საშრობი შესასვლელი მდებარეობს:

3) ადსორბციის მდგომარეობა: დამუშავების აირის მოცულობა 20%-ია, საშრობში გამათბობელი არ მუშაობს და გარემო არის წყალბადის აირი რეგენერაციისთვის.